摘要:近几年,随着新一轮科技革命和产业变革孕育兴起,新能源汽车产业进入了加速发展的阶段。我国的新能源汽车产业,经过多年的持续努力,技术水平显著提升、产业体系日趋完善、企业竞争力大幅增强,呈现市场规模、发展质量“双提升”的良好局面。特别是在全球实现“双碳”的目标下,新能源的发展因其有助于减少温室气体排放,应对气候变化挑战,改善全球生态环境,而更加得到重视。基于此,本文章对新能源汽车动力电池的维护与保养进行探讨,以供相关从业人员参考。
关键词:新能源汽车;动力电池;维护;保养
引言
动力电池的所有功能也是动力电池最基础的功能,就是实现电能的储存,然后将储存的电能输送给电机,以这样的方式进行能量的传递,最后行程可供汽车行驶的动能,进而实现推动车辆的行驶。动力电池可以说是新能源汽车的驱动能量和原始动力来源。
一、新能源汽车的概述
(一)概念
新能源汽车(NewEnergyVehicle),顾名思义,是采用相对于采用传统能源而言的新型能源的汽车。新能源汽车这一概念源于中国,于上世纪60年代开始出现,但这一概念随着相关技术的不断完善和发展也在不断地丰富和发展。目前最为流行的定义是:新能源汽车是一种采用新型动力系统,完全或主要依靠新型能源驱动的汽车,主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。
(二)分类
按照市场现有的新能源汽车来看,以动力进行划分,新能源汽车主要包括混合动力汽车和纯电动力汽车。其中纯电动力型的新能源汽车需要依靠纯电力提供所需动力,对其内部配置的电池要求较高,至少需要有一块甚至几块大容量的电池组成,还要拥有当前社会最为前端的电池技术作为支撑,但是即便如此,该类汽车中配备的电池仍然会出现一些问题,如电量流失、电池使用年限低等。因此,目前应用较为广泛的新能源汽车更多的是混合动力汽车,该类汽车主要由以下两大部分组成分别是:电池和驱动系统。当其汽车内部的电池电量足够时,汽车行驶启动时所需的动力将完全由电池提供,无需其他辅助驱动,当电池电力不足时或者
没有时,汽车不会陷入无法使用的状态,依然可以依靠其他辅助驱动来代替电池,混合动力汽车销售量及受欢迎程度较高,其技术不仅能达到环保效果,还能够杜绝纯电动力汽车的弊端。
(三)动力电池组成
电池模块系统主要是由电芯通过汇流排串并连组成;结构系统包括了上下外壳、支架、端板和螺栓等固定件;电气系统包括了高低压线束、熔断器、继电器等部件;热管理系统以液冷系统为例,包括了液冷板、液冷管路、隔热棉和导热垫等部件;电池管理系统从硬件组成分为主控单元和从控单元,主要包括数据采集模块(电压、电流、温度、漏电采集)、数据处理模块、通信显示模块等。
二、新能源汽车动力电池标准规范
2022年,将是我国新能源汽车乘势而上、加快发展的关键一年。随着“双碳”政策实施、国内经济转型、绿能源快速发展和能源供给侧结构性改革持续深化,加之“十四五”规划的实施,为国内储能发展打造更有利的市场环境,储能产业将迎来更广阔的发展空间。从事动力
电池标准化工作的主流机构包括了国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、美国机动车工程学会(SAE)以及美国保险商实验室(UL)等机构组织,颁布实施了ISO12405、IEC62660、UL2580等标准文件。美国、日本、欧盟等区域国家针对自身新能源汽车发展实情,结合ISO、IEC的标准也制定了相关的标准规范。图4所示为国外动力电池检测标准体系,该体系主要包含了电性能和安全性两大领域。
三、新能源汽车动力电池的故障分析
(一)电池温度过高
当新能源汽车长时间运行时,如果电池本身的散热系统不够完善,散热性能较差,会导致新能源汽车电池温度升高。电池温度过高会直接影响电池本身的使用年限,使新能源汽车的维修成本大幅增加。此外,电池温度过高也会使驾驶员在车辆行驶过程中承担更大的风险,甚至会危及司乘人员的生命安全。
(二)过充电与过放电
新能源汽车动力电池的主要功能是通过化学反应将化学能转变为电能。电池过度充电会导致电池在化学反应过程中的还原能力减弱,电池使用寿命缩短。动力电池长时间过度充电会使电极表面半透膜发生破裂,电极材料与电极液接触发生反应,增加了电解液的反应副产物。此外,电池长时间充电会使电池的温度升高,在“热失控”状态下引发电池过热或爆炸。
(三)电池短路
当新能源汽车内部的电池线路磨损或者其他原因造成线路损坏时,电池极易发生短路故障。除了故障电池自身可能存在安全问题外,还会对其周围电池的安全性造成影响。电池短路直接导致汽车熄火,给驾驶员带来极大的不便。
(四)温度敏感性差
环境对电池的影响较大,电池系统对温度的适用性较差,极易影响电池的性能和使用寿命。在低温状态下,电池进行充电会因电极材料自身特点而导致电池内部极化增大,无法正常充电。而电池在低温时放电,又会加速电池性能的衰速。而在高温状态下,电池内部则会产生大量不可逆的副反应,导致电池容量快速降低,直至电池失去工作能力。
(五)电池外部破损
一般情况下,电池外部破损是由于新能源汽车电池在安置过程中没有按照相关操作规范执行,电池安置位置不合理,使电池与新能源汽车其他部件出现缝隙,车辆驱动后部件相互间产生摩擦,导致了电池破损,影响到电池的使用年限及司乘人员的人身安全。现阶段,很多新能源汽车制造企业为了保障新能源汽车的续航能力与动力性,往往选择锂电池作为动力电池,但锂电池自身的稳定性和电池容量相对较差,电池投入使用之后会存在较大的安全隐患,容易诱发车辆故障。
四、新能源汽车动力电池的维护与保养的策略
(一)动力电池检测
新能源汽车的动力系统有很多构成部分,而动力电池就是其中之一,汽车要想保持长时间的运行就必须依靠它来提供源源不断的能量,目前的市场上电动汽车所配用的电池各种各样,有的使用锂电池,有的安装的是铅酸电池,还有的使用燃料电池等,一般情况下电池如果发生问题,从表面上看根本看不出什么,只有通过查看电池里面的情况才能够判断出现问题的
原因,而现在利用电子诊断技术就可以轻松地查看电池里面出现的问题,例如电池内部有没有出现线路接触不良,电解液有没有减少等,而新能源汽车动力电池中出现故障的,常常是其中的单体电池,或其管理系统等出现问题。利用电子诊断系统可以对单体电池进行检测,一般通过电池荷电的Soc值和电池组的Soc值进行综合分析判断,但对电池管理系统检测时,不仅要查看它的总电流总电压,还要明确其电池工作时的温度值,然后把获取的所有的数据信息,做好记录,以便对汽车进行有针对性的维修。
(二)电池故障维修技术
汽车隔热棉电池故障维修技术的应用能够有效保障新能源汽车的能源供应,并让车辆在长时间的使用下,依旧能够具有较高的能源供应效率,并且,电池故障维修技术的应用,还能有效减少车辆在使用过程中的启动故障发生次数。在进行电池的诊断维修时,维修人员需要将汽车的蓄电池拆卸下来,因此,在维修过程中,维修人员需要对自身的操作规范性进行控制,避免不规范操作引起电池结构破损。同时,电池故障维修技术的实施重难点主要在于对保护板参数设置和电池拆卸与安装的流程控制,因此,维修人员还需要将电池的拆卸顺序与故障诊断结果详细记录在册,以便于车主查验和电池安装。另外,车辆的能源供应效率与电池检修次数
成反比,为了保证车辆的行驶状态和能量供应状态正常,新能源车主在使用车辆的过程中,应当注意定期的电池检修,将动力系统中的线路与重要元件进行定期更换,进行科学化的电池保护,以此减少车辆电池故障发生。
(三)电子诊断维修技术
新能源汽车内部电路较多,线路结构较为复杂,传统维修技术只能针对车辆的问题采取措施,无法进行更全面的检修,而且采用传统的汽车故障诊断方法需要对汽车进行拆卸检修,在拆卸检修过程中容易造成汽车电子零部件的二次损坏。电子诊断技术是利用智能电子设备在不拆卸车辆的情况下进行检测,可以系统、全面地诊断新能源汽车的内部结构,可以有效预防车辆故障的发生,提高新能源汽车维修效率电动机作为新能源汽车的“心脏”,然而在日常行驶过程中,“心脏”也是故障频发。电动机的故障主要表现在电压过高、电压过低或者机械磨损严重,从而造成新能源汽车无法正常行驶,严重时会导致交通事故危及生命财产安全。电子诊断技术可以实时对电动机的运行进行检测,并且可以准确地检测到故障的发生原因与定位故障位置,极大地缩短了维修时间。同时,通过电子诊断技术可以得到全车的检测参数,发现数据参数有所异常时,可以进行分析,针对异常参数进行维护,排除潜在的安全隐患,早发现早维修,避免更大的维修成本。
(四)无线充电和换电池技术
众所周知,里程焦虑一直以来都是用户对新能源汽车的最大顾虑。究其原因,目前电池能量密度技术发展缓慢,达到的续航里程不足,很难适应用户的真正需求,而无线充电和换电池技术就是在这种大背景下产生的。这种技术能够很好地克服续航里程不足的困境,借助装置将不足的电池进行替换,整个替换时间很短,可以很好地缩短汽车原先的充电时间。另外,这种技术下的汽车续航能力得到增强的同时,原先的电池寿命也实现了提高。现阶段国内已经有部分汽车企业实现了此种技术的宽泛使用,然而,这种技术还是存在着较多问题,有待未来得到解决。
(五)智能化检测技术分析
在具体的检测诊断工作中,相关技术人员可以利用相应的智能化设备,实现对新能源汽车的自动化检测,而且还可以利用计算机系统中的智能计算与专家诊断等技术,对汽车中的故障问题予以精准检测诊断,大大降低了检测诊断的误差。与传统的燃油动力汽车相比,新能源汽车更重视节能环保,该类汽车在运行过程中的耗能比较低,其中的智能化设备也能够将汽车的节能、环保功能充分的显示出来。另外,智能化设备检测技术,还能够对新能源汽车的
胎压、空调以及电路等多个方面进行准确检测,不过,在具体的应用过程中,还是存在一定限制性,这就需要相关技术人员加大研究力度,进一步提高新能源汽车的检测诊断技术水平。
结束语
为有效进行新能源汽车故障诊断与维修,首先应明确常见的电池故障类型,运用适当的诊断和判别方法为维修工作提供良好依据。为加强诊断维修效果,还应注重提升工作人员的专业技术能力,加强与车企的密切交流合作、做好维修前的检查准备等,进而有效解决故障问题,保证新能源汽车稳定行驶。
参考文献
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[2]阮艺亮,王佳,孟顺.欧洲新能源汽车动力电池发展路径研究[J].汽车工业研究,2020(04):14-16.
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